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?黃佳琦/張學(xué)強(qiáng)AFM：無損檢測揭示復(fù)合鋰金屬負(fù)極中非活性鋰的積累機(jī)制！

非活性鋰（Li）的快速形成和積累是導(dǎo)致高能量密度鋰金屬電池壽命有限的主要原因。構(gòu)建帶有宿主的復(fù)合鋰金屬負(fù)極是緩解和容納非活性鋰的一個(gè)很有前景的策略。然而，非活性鋰在復(fù)合鋰金屬負(fù)極中的積累機(jī)制仍然未知，嚴(yán)重困擾著復(fù)合金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性。

北京理工大學(xué)黃佳琦、張學(xué)強(qiáng)等通過無損三維X射線顯微鏡，全面揭示了復(fù)合鋰金屬負(fù)極中非活性鋰的兩階段積累機(jī)制及其與復(fù)合鋰金屬負(fù)極穩(wěn)定性的相關(guān)性。

?黃佳琦/張學(xué)強(qiáng)AFM：無損檢測揭示復(fù)合鋰金屬負(fù)極中非活性鋰的積累機(jī)制！

圖1. 電池方案和對稱電池的循環(huán)性能

研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合鋰金屬負(fù)極中的非活性鋰的空間積累經(jīng)歷了兩個(gè)階段的變化。在第一階段，非活性鋰主要積累在宿主的內(nèi)部，導(dǎo)致極化的緩慢增加。在第二階段，非活性鋰從內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)中溢出，并迅速積聚在宿主的外部，導(dǎo)致極化的顯著增加和復(fù)合鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性惡化。

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圖2. 在不同的循環(huán)數(shù)下，CF/Li|CF/Li電池的三維形態(tài)和復(fù)合CF/Li負(fù)極的內(nèi)部形態(tài)

為了進(jìn)一步提高復(fù)合鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性，操縱非活性鋰在復(fù)合金屬鋰負(fù)極內(nèi)部的積累是至關(guān)重要的。電流密度和外部壓力被證實(shí)是調(diào)控這兩個(gè)階段轉(zhuǎn)折點(diǎn)的關(guān)鍵因素。因此，這項(xiàng)工作為復(fù)合負(fù)極中非活性鋰的空間積累機(jī)制提供了新的見解，并為軟包電池中復(fù)合鋰金屬負(fù)極的設(shè)計(jì)提供了合理的指導(dǎo)。

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圖3. 復(fù)合CF/Li負(fù)極在不同循環(huán)下鋰沉積后的形態(tài)

Regulating the Two-Stage Accumulation Mechanism of Inactive Lithium for Practical Composite Lithium Metal Anodes. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202206834

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